月球地質

月球是離地球最近的天體。自古以來人類就對月球有濃厚的興趣。1610年,伽利略用望遠鏡觀測月球,指出月面上存在暗色和淺色區域,在望遠鏡觀測的基礎上,天文學家編繪了各種形式的月面圖。1840年，天文學家拍攝了第一張月球照片。1961～1968年，美國發射的“徘徊者”7號、8號和9號，以及“探測者”1號、3號、5號、6號和7號，對月球的正面和背面進行了普遍的探測和考察，探測內容涉及月表特徵、物質組成、月球磁場、重力、宇宙輻射和太陽風對月球表面的作用等，編繪了月質圖和構造圖。這些探測也為載人登月作了準備。1969～1976年，美國發射的“阿波羅”11號、12號、14號、15號、16號和17號載人登月飛船,以及蘇聯發射的“月球”16號、20號和24號登月自動站，對月球的不同地區進行了探測和取樣,帶回來380多公斤的月球樣品。對上述探測結果和月球樣品的分析研究，加深了人類對月球的認識，把月球地質的研究推向了新的階段。

月球上是一個無大氣、無水、無生命、冷熱劇變的寂靜世界。根據月面的地形特徵（山、海、陸地、溪、谷、溝、湖、灣、沼、丘陵、坑或盆地及輻射紋等）可粗略地劃分為3類:即高地（月陸）、月海撞擊坑和火山地形。月球上沒有水，上述水域的名稱是借用地球上的術語。月球的月陸和月海是兩個最顯著的特徵，它們覆蓋了月面約4/5的面積,已知的月海有22個。絕大多數分佈在月球的向陽面（約佔向陽面表面積的30%），只有 3個月海位於月球的背陽面（約佔背陽面表面積的2.5%）。最大的月海是風暴洋，面積約500萬平方公里，其次是雨海、靜海、澄海、豐富海等。高出月海的地區稱為月陸或高地。月陸地區一般高出月海水準面約2～3公里,上面分佈有連續的、險峻的山脈或山系,其高度可達6000米。月球上最大的山脈是亞平寧山脈，長達1000公里，高出月面3000～4000米。月谷多分佈於月陸的平坦地區，月溪在月陸和月海中均有發現。月坑中有的比較特殊，具有輻射紋，其中最有代表性的是第谷和哥白尼兩個輻射月坑，輻射紋通常是從月坑中心呈放射狀向外延伸,第谷月坑的輻射紋特別壯觀，共12條,其中最長的達1800公里。關於月海和月坑的成因，大多數學者都主張隕石（或小行星和彗星）撞擊説。據計算，雨海可能是由一個直徑為20公里的小行星體以 2.5公里/秒的速度轟擊月表形成的，即所謂的雨海事件。“阿波羅”14號的登月艙正好在雨海盆地的衝擊濺射堆積物上着陸，採集的岩石樣品幾乎全部由複雜的角礫岩組成並顯示明顯的衝擊和熱效應特徵，這對雨海盆地的隕石撞擊成因説是一個有力的證據。

從月球表面採回的樣品大致可分為3類:①結晶質火成岩；②角礫岩；③月壤和玻璃顆粒。岩石類型有月海玄武岩、非月海玄武岩和富克里普巖。在月岩中已發現3種地球上沒有的新礦物:靜海石、鐵三斜輝石和低鐵假板鈦礦。與地球玄武岩相比，月海玄武岩的K2O、Na2O和Al2O3含量較低，FeO和Cr2O3含量較高。月岩不含水,無三價鐵，但含金屬鐵和隕硫鐵(FeS)（見月岩和月壤）。斜長巖是月球上的古老岩石，主要由富鈣的斜長石組成,含Al2O3約35%。月壤（直徑小於1毫米的顆粒）由不同比例的結晶質岩石、角礫岩碎片、礦物顆粒及玻璃組成。

月面地形特徵和月球樣品物質組成的研究表明，火山及撞擊成坑作用，對月表的形貌和月表物質的分佈特徵起重要作用，太陽風和宇宙線對月表物質起侵蝕作用。隕石體撞擊月表時形成撞擊坑，並引起基岩破壞、月壤和角礫岩的形成以及月表物質的再分配。月表物質的暴露年齡測定結果表明（見宇宙線暴露年齡）：月壤的平均暴露年齡約為4.00×108年,個別的可達1.700×109年；月岩的暴露年齡範圍為 1×106～7.00×108年，絕大部分集中在 2.0×107～2.00×108年之間。在最近3×109年以來,很少或沒有火山作用,即沒有發現近代的火山活動。

月球沒有磁場，局部月岩的剩餘磁場強度約為6～300納特,表明月球內部可能無金屬核,月球中心的温度不超過1500℃。月震每年釋放的能量約為地震釋放能量的百萬分之一,其震源的深度為800～1000公里。月球是一個分異天體，它的內部構造大致可劃分為:0～60公里為月殼；60～500公里為上月幔;500～800公里為中月幔；800～1000公里為月震帶,1000～1600公里為下月幔；1600～1738公里（月球中心）為月核。月球深度1000公里以下為軟流層，其上為岩石層。

依據月球的探測和返回樣品研究結果的綜合分析，月球的地質演化輪廓可概略敍述如下：

月球大約在46億年前形成，與太陽系的年齡相一致，月球形成不久分異形成月殼、月幔和月核。大部分月殼可能是在較短的時間（約1億年）由月球外層 100～300公里的物質熔融形成。形成全月球性的熔融層或岩漿洋大約需要108～2×108年。形成月殼之後月表遭受到頻繁的隕石體的強烈撞擊,月殼形成後由於地球-月球間的潮汐作用,使月球軌道更加靠近地球,大約在38～43億年以前,由於小行星或星子的撞擊形成月海盆地,之後在31～39億年以前，由於月球內部深度為150～450公里間物質的部分熔融導致月海玄武岩的噴發並充填月海盆地，約在30億年以前全月球性的火山作用基本停止，但有些地區的火山作用一直延續到25億年以前。

2024年4月21日，基於中國月球探測工程(嫦娥工程)科學探測數據編制的全球首套高精度月球地質圖集正式對外發布，包括中英文版《1:250萬月球全月地質圖集》和《1:250萬月球分幅地質圖集》。其中，《1:250萬月球全月地質圖集》包含《1:250萬月球全月地質圖》《1:250萬月球岩石類型分佈圖》和《1:250萬月球構造綱要圖》，《1:250萬分幅地質圖集》包含30幅月球標準分幅地質圖。

本次發佈的月球地質圖集主要具有三方面優勢：一是更加客觀地刻畫月球的地質演化歷史；二是建立以內、外動力地質演化為主線的月球構造和岩石類型分類體系，更清晰地表達月球構造和岩石的演化特徵；三是構建月球撞擊盆地和盆地建造亞類的分類體系，建立盆地演化序列，提出盆地及亞類建造的識別標誌等創新成果，構建以內、外動力地質作用並重驅動的類地行星演化新框架。 ^[1]